[发明专利]一种无线传感器网络数据链路层协议测试方法及系统

权利要求书

1.一种无线传感器网络数据链路层协议测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，根据数据链路层协议的测试要求设置测试参数、以及数据链路层协议性能参数的计算方法，定义数据上传格式；

步骤B，根据步骤A设置的测试参数选择路由和传输协议组件组合，配置协议栈路由层协议与传输层协议组件模块间的连接，搭建无线通信协议栈，编译生成镜像程序；

步骤C，将步骤B生成的镜像程序上传到传感器节点，开启无线传感器网络内所有节点，通过串口通信组件收集节点数据存储到服务器端的数据库；

步骤D，在客户端通过网络状态监测组件监测网络拓扑变化、数据流向，通过采用步骤A中的协议性能参数计算方法得到各个协议性能参数的具体数值。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络数据链路层协议测试方法，其特征在于，步骤A中所述测试参数包括：tinyos版本、节点类型、节点数量、节点编号区间、节点坐标位置、拓扑结构、测试时间；

所述协议性能参数包括：节点网络的能耗参数、端到端延迟及吞吐量参数；

所述的数据上传格式包括：节点本地时间、事件类型、包类型、节点ID、源节点ID、发送节点ID、接收节点ID、包序列号、生存时间、父节点、链路质量和唤醒时间。

3.根据权利要求1或2所述的无线传感器网络数据链路层协议测试方法，其特征在于，步骤A所述协议性能参数的计算方法为：

所述能耗参数通过分别统计节点在发送、接受、休眠和侦听状态的时间，然后与对应的功率相乘得到；

所述端到端延迟参数通过计算数据包从源节点出发的时间与到目的节点的时间差得到；

所述吞吐量参数分别通过计算节点发送、接收、转发的包数，以及与对应的包的字节数得到。

4.根据权利要求1所述的无线传感器网络数据链路层协议测试方法，其特征在于，步骤B所述无线通信协议栈支持基于TinyOS的数据链路层协议性能测试，由传输层协议组件、路由层协议组件和数据链路层协议组件构成，所述传输层协议组件和所述路由层协议组件为数据链路层协议测试提供通用性支持；其中：

所述传输层协议组件负责速率调节和拥塞避免，根据节点网络数据传输速率，决定采用或不采用WRCP协议组件，具体方法为：

11）当网络内数据传输速率大于正常值时，采用WRCP协议组件，将接收者能力模型应用于节点；

12）当网络内数据传输速率小于等于正常值时，不采用传输协议；

    所述路由层协议组件负责路由的建立、选择和维护，根据节点网络拓扑结构，决定采用静态路由或CTP协议组件，具体方法为：

21），当动态路由处于大规模网络场景时，采用CTP协议在网络中设置若干汇聚根节点，节点通过与邻居节点交换相互的链路质量估计信息来选择父节点作为下一跳，建立一条到达某一汇聚根节点的路由；

22）当动态路由处于常见网络场景时，采用静态路由协议通过手动设置路由实现；

所述数据链路层协议组件由已纳入测试系统的数据链路层协议以及测试者基于其开发的新协议组成，其中：

31）已纳入测试系统的数据链路层协议包括：MLA 、CSMA、LPL；

32）所述新协议的开发步骤为：

a，采用组件化思想，将已纳入测试系统的数据链路层协议的共性抽象成共性组件；

b，采用组件化思想，将相对于已纳入测试系统的数据链路层协议的改进部分抽象成特性组件；

c，结合步骤a得到的共性组件和步骤b得到的特性组件，构成新协议。

5.一种无线传感器网络数据链路层协议测试系统，其特征在于，包括节点网络层、服务器层和客户端界面层；其中：

所述节点网络层采用有线与无线信道相结合的方式传输数据；其中，传感器节点基于无线通信协议栈通过无线信道组成无线网络，运行测试无线通信协议栈的应用程序，实现数据包的发送和接收；传感器节点通过有线信道完成数据采集，并将采集到的数据通过串口上传到服务器层；

所述服务器层由串口通信组件、数据库、后台处理器组成；其中，串口通信组件通过与节点网络层交互，将节点网络层采集的数据上传到数据库；数据库通过构建数据表，存储经过串口通信组件解析的数据报文；后台处理器采用AJAX+PHP技术，通过客户端脚本语言（Javascript）获取数据库中的参数，交由客户端界面层处理并以字符串形式返回执行结果； 

所述客户端界面层采用网页形式运行在Apache网络服务器上，包括文件上传组件、数据库查询组件、拓扑实时显示组件、数据实时更新组件和节点网络配置组件；其中，文件上传组件用于上传无线通信协议栈的镜像程序，数据库查询组件用于客户端查询数据库内容，拓扑实时显示组件用于实时显示节点网络拓扑及数据流向变化，数据实时更新组件用于实时更新节点网络层上传的数据，节点网络配置组件用于实现节点网络层测试参数的配置。